清华大学的材料科学与工程系设在其标志性建筑——逸夫技术科学楼内，这一区域集中了多个重要的研究设施。其中，"新型陶瓷与精细工艺"国家重点实验室是该系的科研重地，致力于先进陶瓷技术的研究与开发。教育部重点实验室"先进材料"也在这里开展前沿材料领域的探索工作。材料科学与工程研究院中心实验室则提供了一个集中研究与实验的平台。

北京电子显微镜中心坐落在主楼东区，为科研人员提供了先进的微观观察手段。"摩擦学"国家重点实验室的摩擦材料分室专注于摩擦学领域的研究，对于材料的摩擦性能有着深入的探讨。此外，这里还是国务院经贸办主管的高技术陶瓷产、学、研基地，推动陶瓷技术的产业化进程。国家科技部主管的贝氏体钢推广中心则致力于推广和应用这种高强度钢材料。

在组织架构上，清华大学材料科学与工程系拥有多个专门的研究所，如"金属材料研究所"，专注于金属材料的研究与创新；"环境材料研究所"关注材料与环境的相互作用，寻求环保解决方案；"核材料研究所"则在核能材料领域发挥着关键作用。这些研究机构共同构成了一个综合性、多学科的材料科学研究体系。